Marvell“四驾马车”并驱，开拓LED智能照明未来

“I have a dearm！我不是马丁路德金，我也不是来演说的，但我确有一个梦想, 我希望在座的各位也有这样的梦想——当你下班回家时，车开到车库前或是打开门时，家里的灯就会慢慢的亮起来，不需要你开任何的开关；吃饭时，饭厅的灯光会自动调到你喜欢的色温；如果说吃完饭你还想看一部电影，这时候灯光就会暗下来……” 这是Marvell绿色产品部全球技术行销总监Lance Zheng先生在易维讯信息咨询主办的“2014产业和技术媒体研讨会”上，向大家描绘的未来智能照明的一幅幅美好画面。而事实上，这些已不再是憧憬和画面中的东西了，凭借诸如Marvell这样的技术提供商在LED驱动、Zigbee传输、WiFi网关等智能照明核心技术上的突破与创新，智能照明的梦想正一步一步变为现实。

“在刚刚结束的CES 2014上，贝尔金（Belkin）公司WeMo系列就推出了这样一款用于智能照明的灯泡。”Lance在本次研讨会上介绍道，这款灯泡基于Marvell的无线通讯芯片88MZ100和3.3V供电低功耗AC/DC控制器芯片88EM8511而设计，亮度相当于60w的传统白炽灯泡。用户可以在家中或办公室中通过手中的iOS或Android设备对WeMo进行精确的亮度控制；在夜晚，WeMo可以自动转化成夜间模式，当用户渐渐睡去了之后，自动将灯光变暗；当设置为“度假模式”时，可以根据家中人员和变化来自动模拟环境的变化。此外WeMo在使用起来并不比传统灯泡复杂，体积也并没有变大，可以非常简单的直接替换传统的白炽灯泡。


图2.贝尔金（Belkin）公司在CES 2014上展示的WeMo智能照明灯泡。

正如上述案例所示，基于Zigbee+WiFi的路线正是Marvell在智能照明中主推的解决方案，它具体包括四个层次的内容：首先，在LED驱动部分，得益于Marvell独特的数模混合架构，Marvell的智能LED照明解决方案采用了最少的芯片数量及器件数量，以满足球泡灯的小尺寸要求，且LED驱动拥有数字接口，可与通信芯片连接。其次，Marvell还提供整体的通讯网关方案，硬件基于Marvell的嵌入式WiFi、ZigBee等多种无线技术，从而最终实现多种无线制式包括ZigBee到WiFi和云端的无缝桥接。此外，Marvell提供的基于Kinoma技术的用户接口(UI)简单、美观、易用，支持多种操作系统包括IOS、Android等。而通过Marvell的软件合作伙伴，能够帮助用户实现云端软件和网关软件的支持，以实现LED照明控制的云管理。


图3.Marvell智能照明技术构建模块。

Marvell的智能照明解决方案好比“四驾马车” 并驱发力，为客户提供了End-to-end（端到端）的解决方案，这也是Lance在本次媒体研讨会上反复强调的一个Eco-system（生态系统）的优势。因为在智能照明系统中，包含了灯具、网关、云端以及软件，任何一家做灯具的ODM（原始设计制造商）做出来的智能灯泡都无法独立销售，还需要搭配其它环节。Marvell作为turn-key（交钥匙）的方案供应商，利用其在通讯领域的传统优势，则能够串联网关的ODM、云端软件服务商一起配合做灯具的 ODM，为品牌客户提供全套的智能照明方案。

独特的数模混合驱动架构

不同于传统的LED驱动方案商，Marvell在LED驱动部分采用了先进的数模混合架构的方式，可在最大程度减少外围电路降低成本的基础上，同时使得驱动“智能化”，达到高PF、高效率、低THD等高性能指标。以Marvell可控硅调光芯片88EM8183为例，2012年底一上市，就以其最佳调光性能加最低物料成本的优势，在2013年可控硅调光市场上独领风骚。

Marvell在配合智能调光的LED驱动芯片上，留有数字信号接口，可直接接受来自无线遥控的数字信号，相比以往的模拟接口，可进一步精简接口电路，并易于控制。

Marvell还提供独特的Zigbee芯片高效供电方案88EM8511，可以直接实现120V AC(230V AC)到3.3V DC的转换，该方案独立于LED驱动主电路。在遥控熄灭LED灯的时候，内置于灯内的Zigbee芯片3.3V供电必须正常工作，而为达到苛刻的能源之星静态功耗(0.5W)要求，客户希望LED主驱动电路停止工作，因而由AC直接转换的3.3V供电可以帮助客户实现这一要求。
Marvell计划在2014年推出将LED驱动和3.3V供电集成的单芯片方案，可进一步简化外围电路，使得尺寸更小，成本也可进一步降低。

所以，Marvell在AC/DC驱动方案上，通过先进的数模混合技术，可以帮助客户降低成本、提高性能，并易于对口智能控制，并帮助客户实现满足美国能源之星的要求。
   
无线智能照明控制协议标准的首选：Zigbee

“LED智能照明中通信芯片采用的无线传输标准有Zigbee、WiFi以及蓝牙等。为什么主流厂商都选择Zigbee作为LED智能无线传感控制技术呢？” Lance在现场解析道，“蓝牙的传输距离较短，且传输通道少；WiFi的功耗大，且成本较高；因此对于家居照明来讲，Zigbee更具有技术和成本两方面的综合优势，ZigBee更有望成为主流的规范。”

在2012年，由LED照明巨头Philips、GE、Osram以及半导体方案供应商共同成立的Connected Lighting Alliance发布了一个新的应用规范Zigbee Light Link(ZigBee灯光连接)，实现了开放的互通标准协议，基于这一规范应用ZigBee网络控制灯光将更简单易用。Marvell借势发力，开发了88MZ100 ZigBee微控制器单芯片系统(SoC)，该芯片是业界集成度最高、RF传输性能最佳、BOM成本最低的SoC，省掉了PA、balun以及外置闪存，适用于家庭自动化和LED照明控制应用。

“Marvell 88MZ100 ZigBee微控制器系统级芯片SoC是业界最具性价比的解决方案，其提供业界最高的集成度，因而能显著提高性能、降低功耗，并减少总物料成本。”Lance说道，“首先MZ100集成了PA(Power Amplifier，功率放大器)，这是竞争对手所没有的。其发射功率达9dBm，Link-budget高出竞争对手10dBm；其次，MZ100集成了 512k的Flash Memory(闪存)，是业界最高的，高出竞争对手至少一倍，这一特性可方便实现OTA(空中下载)，而竞争对手则需要外置flash；第三， MZ100采用的是55nm的工艺(目前Marvell正在进行40nm工艺的研发)，比对手领先了一到两代，拥有业界最低的功耗和成本；所有这一切，使Marvell MZ100成为业界最具性价比的ZigBee解决方案。”

下图4是Lance向大家展示的基于Marvell 88MZ100芯片的点对点传输距离测试。

MZ100没有采用额外PA，采用PCB天线，并放置于LED金属灯壳内。上部分是在旷野测试，有效传输距离是1.5公里。下部分是室内测试，在中间有墙间隔的情况下能达到30米有效传输距离。很好的解决了卧室的灯泡信号传不到其它起居室的问题。


图4.基于Marvell 88MZ100芯片的点对点传输距离测试画面。